20180722智慧水务资料包01顶层设计刘百德智慧水务信息系统建设标准与指南探讨

00智慧水务信息系统建设标准与指南探讨刘百德2016.07天津第二届中国城市智慧水务高峰论坛11交流内容：一、综述二、智慧水务信息系统工程技术标准三、“智慧水务信息系统建设与应用指南”概要介绍22一、综述1.1智慧水务信息化技术应用现状●自上个世纪末至今的20余年来，在两个行业技术进步发展规划及远景目标的引领下，我国城镇供水行业在自动化、信息化系统建设和应用方面得到了长足发展。（2000规划和2010规划）●城镇水务的自动化、信息化涉及企业的生产、客户服务和经营管理等方面，总体可归纳为建设一个网络和八大专业业务应用系统：33——企业计算机网络系统（Intranet和Internet）；——计算机辅助调度系统（SCADA）；——净水厂集散型控制系统（DCS）；——管网信息管理系统（GIS）；——客户服务系统（CSS）；——查表和营业收费系统；——管理信息系统（MIS），含水质信息管理系统（LIMS）；——动态数学模型系统；——计算机辅助决策系统。44●2010“规划”提出了技术进步目标：利用自动化技术和信息技术，可靠地实现对生产过程的监控和维护，逐步向净水处理和配送过程的模拟和优化的方向过渡，力争实现各自控系统和信息系统的全面整合，总体上达到先进国家21世纪初水平，有条件的企业与国际先进水平接轨。55●提出了2020年远景目标：——给水行业的信息化达到国内信息化的先进水平，同国际先进水平基本同步。全国大、中城市的自来水公司都建立起标准化的、规范化的、健全合理的信息化系统，实现计算机管理。——在小城镇，自来水生产、供应基本实现信息化。66●近年国内自来水行业在自动化与信息化技术应用方面，尽管因各种原因造成的发展不平衡，但总体有了一个跨越发展。——国内一级城市供水企业（供水量100万m3/d以上）和部分有条件的二级城市供水企业（沿海开放城市、国家级国际旅游城市、省会城市，或供水量50万m3/d以上），以及一些三级城市的供水企业，自动化和信息化技术得到了普遍应用；77——尤其在水厂工艺过程自动化控制方面，一些新建水厂实现了全自动化运行，实现了“总体上达到国外（北美和西欧发达国家）上世纪末本世纪初的水平。”的规划目标。——这些系统的建立和成功应用，为进一步规划建设智慧水务提供了坚强的技术支撑。881.2存在的主要问题●在行业层面，局限于对信息化系统的认知，在系统开发设计、建设及运营管理等方面比较混乱，尤其在系统结构设计、功能设置、性能要求、设备配置、通信协议等诸多方面尚无标准可循，基本上是处于各自为政的状态。●已建立的各类专业业务应用系统，由于涉及部门管理仍普遍存在信息“孤岛”，即使在一个网络环境，也只是实现了“互联”，未“互通”，难以实现信息共享的尴尬局面，限制、阻碍了更高层次的智慧应用，无法实现“智慧”运行的目标。9●这些混乱给系统的开发建设与应用都带来很大不便，无论是水务企业还是系统开发建设厂商，基本上是处于各自为政的状态。普遍感到：宏观上无方向感，微观上无规则可循。从而导致了有相当一部分的系统建成后未能有效地发挥其应有的作用。面对这种情况，行业内的许多有识之士都一致呼吁制定相关的技术标准以规范系统的建设和应用。10101.3解决途径●智慧水务不是对在建的、已建的各类专业业务信息应用系统的否定，这些应用系统是智慧水务感知和获取各类信息、数据的基础。●智慧水务需要将各类纵向孤立运行的各专业信息系统进行整合和集成，解决不同时期、不同技术存在的差异，以及管理体制、部门职能、管理理念等因素，造成的“孤岛”现象，梳理、理顺、规范业务管理流程，管理创新。1111●通过信息系统的整合与集成，对各应用系统间的信息进行高效融合，从而形成一个统一的信息共享平台，在大数据、互联网、云计算等现代技术的支撑下，按业务服务要求建立科学的数据应用模型，有效地实现各项业务服务功能，提升智能辅助决策支持能力。●建立企业数据中心，运用网络通信技术，实时掌握水务系统的运行状态，实现对过程中产生和积累的海量信息进行分析、处理、挖掘，总结产生的规律和模拟发展趋势，并升华为知识，智慧地指导水务生产、管理和服务，使水务运营管理始终保持在最佳水平。12121.4国家对水务企业信息技术应用的要求●国家住建部、发改委2012年5月印发的《全国城镇供水设施改造与建设“十二五”规划及2020年远景目标》提出：---依靠科技，提升水平。加大科技对城镇供水发展的支撑力度，增强科技创新能力，推进生产运行自动化、业务管理信息化，提升城镇供水行业的现代化水平。1313●全部为强制性条文的《城镇给水排水技术规范》（GB50788-2012）明确规定：---生产调度中心应能够实时监控下属设施，实现生产调度，优化系统运行。---城镇给水排水信息系统应具有数据采集与处理、事故预警、应急处置等功能，应作为数字化城市信息系统的组成部分。1414●行业标准《城镇供水管网运行、维护及安全技术规程》（CJJ207-2013）提出要求：---有条件的供水单位应开展管网优化调度工作，在保证城镇供水服务质量的前提下，应降低供水能耗。明确优化调度工作应包括：①建立水量预测系统；②建立调度指令系统；③建立管网数学模型；④建立调度预案库；⑤建立调度辅助决策系统。1515●无论是国家层面，还是行业层面，均明确提出了对城市供水企业在自动化、信息化技术的建设和应用要求，同时也是供水行业期望实现的“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的技术进步发展目标。●城镇水务系统所具有的不可替代的特殊性决定了只有通过建设和应用智慧水务信息系统，才会创造出企业的最佳经济效益和社会效益。16161.5发展趋势（1）加强前沿的信息技术应用●计算机模拟与仿真、互联网+、大数据等前沿技术已为智慧水务提供了有力的技术支持。●应用模型技术，对水净化处理和输配过程进行准确的模拟和仿真，提升决策的科学性。●进一步提高系统可靠性、可用性和安全性至关重要。1717（2）建立智慧水务，加速实现系统整合●实现各自控和信息系统的全面整合，消除信息“孤岛”，有助于调整优化企业的业务功能架构，创造最大的经济和社会效益。●供水行业技术进步发展规划提出的中心任务是：提高水质，保障供水，优化成本，改善服务。不容置疑，智慧水务系统为落实中心任务供了关键技术支撑和保障。1818二、智慧水务信息系统工程技术标准2.1回顾●本世纪初，建设部以建标〔2000〕284号部文下达了《建设部2000年工程建设、城建、建工行业标准制订、修订计划》，批准建设部信息中心牵头组织编制“城市公用系统自动化控制工程技术规范”；●该“规范”包括了城市给水、排水、燃气、供热、公交（函地铁）等行业；19●由于涉及行业多，规范的体例结构除公用、编码部分外，其它按行业分为工程标准分册，共九册，2006年完成了规范初稿；●建设部标定司提出“工程标准分册尚无先例”，要求“集中到一册”；●重新整理为一册的“规范”直到2011年才形成了征求意见稿，但由于拖时太长项目被取消，要求重新申报。202.2《城镇供水信息系统工程技术标准》●为规范我国城镇水务信息系统建设及应用，促进行业信息化技术应用整体水平稳步提高，水务行业迫切需要一部在信息系统设计、建设、应用方面的信息系统工程技术标准；●依据工程技术标准编写需以企业牵头的要求，2015年北京市自来水集团（主编单位）、福建智恒科技股份有限公司（第二主编单位），向住建部提出了编制《城镇供水信息系统工程技术标准》的申请；21●《标准》编制工作已列入住建部《2016年工程建设标准规范制订修订计划》（建标函[2015]274号文下达）；●该《标准》为新编，主要内容包括系统构成、功能要求、性能要求、技术要求、数据接口要求、工程设计、安装、工程验收、运行管理与维护，以及规范性附录和资料性附录等；●计划用三年时间完成，将于2018年12月上报报批稿。22三、“智慧水务信息系统建设与应用指南”概要介绍3.1编写目的●“指南”针对目前城市智慧水务信息系统建设中的热点问题，在智慧水务定义、系统建设的指导思想、应遵循的基本原则、系统整体架构、应具备的基本功能和性能要求，应注意的主要问题等方面进行了阐述，以利于提高“智慧水务”信息系统建设与应用整体水平。23●“指南”试图回答如何认识、如何设计建设、如何评价，以及如何使用和管理智慧水务信息系统等问题，可供企业决策层、从事智慧水务系统设计、建设及应用的工作者参考，并为制定有关标准打下基础。●参加“指南”的编写工作有城镇供水企业、IT企业、研究所、大专院校、水协设备委和地方水协，共计37个单位，100余人。●“指南”已交出版社印刷，近期即将出版。243.2《指南》的主要内容全书共12章，分为四个部分：●第一部分介绍编写的背景、编写的目的、意义与指导思想、使用方法以及引用相关标准的原则等。25●第二部分:水务信息系统基本内容描述包括：智慧水务信息化平台、供水生产工艺过程监控系统、调度管理信息系统、供水管网地理信息系统、供水管网水力动态数学模型系统、水质管理信息化、客户服务系统（查表营业、客户报装、呼叫中心）、管网漏损监测管理、决策支持系统、智慧水务信息系统安全保障。26●第三部分:系统建设与实施主要阐述智慧水务信息系统的规划建设工作流。●第四部分:附录资料性附录，包括常用工艺设备监控点的IO统计、给水企业信息化水平的评价指标和方法、相关管理制度、各类日志、GIS系统数据基本要求。27273.3智慧水务建设目标●建立：“一个网络，一个平台，一个中心，一个窗口”的“四个一”企业运营管理体系结构，和适合于本地区的实用和可靠的智慧水务信息系统。使城镇水务的生产、销售、服务、管理各个环节得到有效整合。2828●实现：确保安全供水；保证和提高水质、提高服务质量；规范管理流程，实现网上办公；实现智能化辅助决策支持，科学优化运行成本，通过工作效率的提升和制水成本的有效控制，创造企业的最大经济效益和社会效益；为“智慧城市”提供相关的供水信息；建设和树立以人为本、服务于民的供水企业崭新形象。使水务企业的智慧水平整体得到跨越提升。29293.4智慧水务信息系统拓扑结构●智慧水务总体系统结构，一般应由三层网络和对应的三级分布式应用系统组成的开放互连分层分布式体系结构。●三层网络是企业网（Intranet）、各专业业务应用系统局域网（LAN）和基础层工控网、物联网；●水务企业可依当地的实际需求，灵活选择系统拓扑。如特大城市可将专业应用系统或过程控制系统细分为二级，采用四级结构；小型城市则可采用二级结构。303031313.5智慧水务运营管理●智慧水务运营管理是基于信息化、网络化的企业经营体系，是对传统管理模式的革命。使用者可以面对计算机，在虚拟环境中快速寻出需要的信息，完成自己的工作。●城镇水务无论规模大小，在业务运营管理方面大体可分为业务和管理两个层面。323233333.6智慧水务体系架构●智慧水务需要网络及安全设备、计算机硬件设备的技术支持，更需要软件支撑。可以说，智慧水务更侧重于智能分析、辅助决策支持等应用软件体系建设。●从体系实现的规划设计上可划分为四个层次：物联感知层、网络通讯层、数据及服务支撑层、应用层。3434参考模型353.7智慧水务平台系统（1）平台需具备的能力●稳定。能够提供持续、稳定的服务能力。●开放。适应各类不同时期建设的关联业务系统，适应不同操作系统、程序语言的调用请求。●安全。具备防破坏、防入侵、抗灾难等能力。●弹性。具有动态规划的治理能力，在系统设计层面具备二次开发、流程定制、集群热部署、动态网络迁移、数据自动化迁移等能力。36（2）平台设计1.SOA---面向服务的体系架构●SOA是一种为了解决在网络环境下各类不同业务集成的需要，通过连接各自独立功能的实体实现的一种软件系统架构。●SOA独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，以统一和通用的方式进行交互。●SOA实现了多应用跨平台的“整合创新”，而且被整合的应用自身仍保持其独立自主。37智慧水务SOA架构示意图382.“组态”式工具软件平台●一种新的“组态”搭建二次应用平台的工具软